Question

硫和钒的相关化合物，在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题：

(1)基态钒原子的外围电子排布式为_________________。钒有＋2、＋3、＋4、＋5等多种化合价，其中最稳定的化合价是______________，VO₄^3-的立体构型为__________。

(2)2-巯基烟酸氧钒配合物(图1) 是副作用较小的有效调节血糖的新型药物。

①该药物中N 原子的杂化方式是____________，其所含第二周期元素第一电离能按由大到小顺序的排列是__________________。

②2-巯基烟酸(图2)水溶性优于2-疏基烟酸氧钒配合物的原因是_________________________________。

(3)多原子分子中各原子若在同一平面，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”，下列物质中存在“离域π键”的是________。

A．SO₂　　　B．SO₄^2-　　　C．H₂S　　　D．CS₂

(4)某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图3所示，图4 为该晶胞的俯视图，该晶胞的密度为________________ g·cm^－3  (列出计算式即可)。

Answer

3d34s2 +5 正四面体 sp2 N>O>C 2巯基可以与水分子形成氢键，所以其水溶性会更好 AD

【解析】

（1）钒原子为23号元素，外围电子排布式为3d34s2；其最稳定的化合价应是+5，即失去所有的价电子，形成最外层8电子的稳定结构。根据价层电子对互斥原理，VO43-中的中心原子V的价电子为5，可以算出价层电子对数为4，所以空间构型为正四面体；

（2）①N原子在吡啶环中，吡啶环类似于苯环的结构，故N原子为sp2杂化；其中含有的第二周期元素是C、N、O。同周期元素从左向右第一电离能增大，但N的2p能级上有3个电子，达到半满稳定结构，所以N第一电离能反常增大，第一电离能大小为：N>O>C。

②2-巯基烟酸有羧基可以与水分子形成氢键，分子间作用力增大，所以其水溶性会更好；

（3）从题目表述来看，形成离域π键的要求是：①原子共平面；②有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，

A．SO2为V型，A正确；

B．SO42-为正四面体，不共平面，B项错误；

C．H2S为V型，但H2S的H原子不存在p轨道， C错误；

D．CS2为直线型，故D项正确；

故选AD。

（4）晶胞中V的个数为： ，S的个数为：，即每个晶胞含有2个VS。晶胞质量为，根据图4可计算出晶胞底面积为，晶胞体积为，所以晶胞密度为 g·cm－3；